Molekulargenetische und biochemische Charakterisierung des pflanzlichen Mus81/Eme Endonuklease Komplexes
Final Report Abstract
Die in dem Förderungszeitraum des Projektes erzielten genetischen und biochemischen Ergebnisse erlauben es uns den pflanzlichen MUS81/EME1-Komplex in spezifischen Wegen der DNA-Reparatur zu lokalisieren. Wir konnten zeigen, daß MUS81-Mutanten extrem sensitiv auf genotoxischen Stress durch Zugabe von Mutagenen reagiert. Des weiteren ist die homologe Rekombination (HR) unter diesem Stress in der MUS81- Mutante reduziert. Dies zeigt daß MUS81 abweichende DNA-Strukturen bearbeitet, die durch Zugabe dieser Mutagene entstehen. Weiterhin ist durch unsere Untersuchungen klar, daß MUS81/EME1 in einem Weg parallel zu einer der insgesamt sieben in Arabidopsis kodierten RecQ-Helikasen (AtRECQ4A) aktiv ist. Einzig die Doppelmutante bestehend aus MUS81/RECQ4A ist letal. Die gefundene Letalität beruht auf der HR, da sie durch eine Mutation in dem HR-Gen RAD51C aufgehoben wird. Überraschendenweise scheint es bezüglich dieser beiden parallel laufenden Wege der somatischen HR basierten DNA-Reparatur keine weiteren Alternativen zu geben und es ist jeweils nur ein Enzym ohne backup-system essentiell für den jeweiligen Weg. Hieraus läßt sich schlußfolgern, daß MUS81/EME1 solche DNA-Strukturen auflöst, die durch Replikations- und/oder Reparaturfehler entstehen, wohingegen RECQ4A die Entstehung solcher Strukturen verhindert bzw. rückgängig macht. Diese Ergebnisse werden durch mehrere Arbeiten an MUS81/EME1 aus Saugern und Hefen, die in den letzten drei Jahren erschienen sind, bestätigt. Unsere Ergebnisse hinsichtlich der biochemischen Aktivität des MUS81/EME1A bzw. IB Endonukleasekomplexes bestätigen dasselbe auf Ebene der molekularen Funktion. Beide Komplexe sind in der Lage sowohl 3'-fIap Überhänge, als auch genickte und intakte Holliday Junctions (HJ) zu bearbeiten. Die HJ als Schlüsselzwischenprodukt der HR ist somit eines der bevorzugten Substrate der von uns gereingten und analysierten MUS81/EME1 Komplexe. Obwohl in den Jahren 2006-2009 sehr viele Untersuchungen zum MUS81/EME1 Komplex erschienen sind, ist immer noch unklar, ob MUS81 wirklich die HJ-Resolvase ist, da sich die Befunde in verschiedenen Arbeitsgruppen teils widersprechen. Wir konnten hierzu zeigen, daß MUS81/EME1A und IB in vitro in der Lage sind intakte HJ zu spalten. Dies ist die Basis- Funktion einer HJ-Resolvase. Da die Spaltung der intakten HJ sehr viel langsamer erfolgt als die der genickten, ist zu vermuten, daß der erste Schritt zeitlimitierend ist.
Publications
- 2006 The Role of MMUS81 in DNA Repair and its Genetic Interaction with the Helicase AiRecQ4A. Nucleic Acids Res., 34(16):4438-48
Hartung, F., Suer, S. and Puchta, H.
- 2007 Two closely related RecQ-helicases have antagonistic roles in homologous recombination and DNA repair in Arabidopsis itialiana. Proc Natl Acad Sci USA 104: 18836-841
Hartung, F., Suer, S. and Puchta, H.
